优化设计 / Design Optimization
Definition
在给定的设计变量、约束条件、目标函数下,通过数学方法寻找最优设计参数。
基本要素
| 要素 | 说明 | 例子 |
|---|---|---|
| 设计变量 | 待优化的参数 | 翅片间距、管径、压缩机频率 |
| 目标函数 | 评价设计好坏的指标 | COP、重量、成本 |
| 约束条件 | 设计必须满足的边界 | 温度约束、压力约束、能效法规 |
主流方法
| 方法 | 适用 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|---|
| 参数扫描 | 1-2 维 | 直观 | 高维失效 |
| 响应面 RSM | 中维 | 收敛快 | 局部最优 |
| 遗传算法 GA | 高维、非线性 | 全局搜索 | 计算量大 |
| 粒子群 PSO | 高维、连续 | 实现简单 | 易早熟 |
| 多目标优化 NSGA-II | 多目标 | Pareto 前沿 | 计算量极大 |
| 贝叶斯优化 | 黑盒、昂贵 | 样本高效 | 适用受限 |
在 HVAC 的应用
- 换热器翅片参数优化(翅高、翅距、管排数)
- 系统配置优化(冷机 + 冷却塔 + 水泵匹配)
- 运行优化(变频曲线、开关策略)
- 产品平台化设计
与数字孪生的关系
数字孪生是优化的前置条件(实时模型)+ 优化器运行的载体(实时寻优)。
Referenced In
Notes
优化设计是研发从”经验”到”模型驱动”的必经之路。开发产品时先做灵敏度分析 → 再决定优化方向。